Способ определения теплофизических свойств жидкостей Советский патент 1982 года по МПК G01N21/35 

Изобретение огноснргся к теплофизичес ким измерени д 1 и может быть использо вано для анализа процессов теплопередачи в жидкостях. . Известен способ измерения теплоемко ти, включающий непрерывный нагрев плос ких образцов, примыкающих с двух сторон к пластине с известной теплоемкость и регистрацию во времени температуры в ряде точек по толщине образца l . Недостаток способа - пригодность только для материалов (жидкостей) с теплопроводностью значительно меньшей вентральной пластины. Наиболее близким до технической сущ ности к предлагаемому является способ определения тешюфиаических свойств жидкостей, основанный на том, что в жидкости формируют тепловую рещетку, а о теплофизических свойствах жидкости судят по характеру изменения во времени дифрагированного на решетке излучения оптического квантового генератора 2 . Недостатком дайнохх способа определения теплофизических свойств жидкостей является то, что для сформирования тепловой рещетки, в результате облучения жидкости двумя сходящимися лучами ОКГ, в жидкость приходится вводить различного рода поглотители, например органические красители, или увеличивать интенсивность излучения ОКГ, так как жидкости : имеют незначительный коэффициент поглощишя оптического излучения. Однако, все это приводит к ощибкам при измерении тш1ло4я{зическнх свойств жидкостей, так как при введении поглотителя измеряются тепло4в1зические свойства системы жидкость-поглотитель, а повышение интенсивности электромагнитного излучения приводит к формированию дополнительной решетки, за счет изменений свойств вещества- при воздействии сильного электро- магнитного поля. Цель изобретения - повьшхение точности измерения теплофизических cBovlcTB жидкостей. Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу определения теплофизических свойств, основанному на том, что в жидкости формируют тепловую решетку, а о тешюфизических свойствах жидкости судят по характеру изменения во времени дифрагированного на решетке аэлучеяня ОКГ, исследуемую жидкость приводят в контакт с оптически полупрозрачной металлической пленкой, поглО шшощей инфракрасное излучение, и облу- чают двумя сходящимися лучами источни ка когерентного инфракрасного излучения На чертеже изображена структурная схема устройства для осушествления. предлагаемого способа. , Устройство содержит импульсный инфракрасный квантовый генератор 1, систему 2 для формирования двух сходящихся лучей, состоящую из одного полупрозрачного и трех глухих зеркал, систему 3, обеспечивающую контакт исследуемой жидкости и поглощающей пленки, изготовленную в виде закрытой кюветы, на одну из внутренних сторон которой нанесена оптически полупрозрачная металлическая пленка, поглошающая инфракрасное излучение, оптический квантовый генератор 4, например, гелий-«еоновыйОКГ, блок 5 регистрации дифрагированно го излучения, состояшшй из фотоэлектрон ного умножителя и устройства индикации дифрагированного импульса, например, запоминающего осциллографа. Предлагаемый спосрб реализуется следующим образом. При облучении оптически прлупрозрачной металлической пленки За двумя сходящимися лучами инфракрасного квантового генератора 1, вследствие поглощения пленкой энергии инфракрасного излучения в ней формируется тепловая решетка, так как два сходящих луча инфракрасного :квантового генератора образуют в ее пл:оскости интерференционную картину. Данная тепловая решетка формируется также и в исрледуемой жидкости 5 ё , так как она находится в контакте с металлической плёнкой. Создание в исследуемой /жидкости тепловой решетки приводит также к формированию в ней дифракционной решет ки, вследствие локального изменения показателя преломления. Освещая полученную тепловую дифракционную фазовую решетку лучом /ОКГ 4, получаем дифрагированный импульс излучения, который регистрируется системой 5. Интенсивность дифрагированного излу чения 1 при малом значении дифракционной эффективности ( ;$ 3%), после окончания действия импульса квантового генератора 1, определяется следующей формулойbloAe где 1, -интенсивность излучения вое- станавливакшюго ОКГ 4; -некоторая постоянная величина, определяемая свойствами исследуемого вещества; p A/lti a- время релаксации; Л - период тепловой дИ(}чракционной решетки; а - коэффициент температуропроводности;i - время. Из данной формулы следует, что если измерить промежуток времени , в течение которого интенсивность дифрагированного излучения 1 измениться в б раз, то коэффшдиент температуропроводности исследуемого вещества определяется по следующей формуле Так как Л легко определяется из условий эксперимента, а величина определяется по осциллограмме релаксации дифрагированного импульса, то по данной формуле легко вьгсчитьтается значение коэффициента температуропроводности исследуемой жидкости. Блок регистрации дифрагированного излучения может быть изготовлен так, чтобы сразу показьшать значение коэффициента температуропроводности, определяемое по вьшгеприведенной формуле. Использование предлагаемого способа измерения теплофизических свойств жвд- кости позволяет повысить точность измерения коэффициента температуропроводности, так как в исследуемую жвдкость не вводится никаких поглотителей и оно не испытывает воздействия сильного электромагнитного поля. Предлагаемый способ прост в реализации и может &ыть широко использован для экспресс-измерения коэффициента температуропроводности жидкостей в различных технологических процессах. Формула изобретения Способ определения теплофизических свойств жидкостей, заключаюшийся В том, что в жидкости формируют тепловую рв« шетку, а о теппофиэическкх свойствах жидкости судят по характеру изменения во времени дифрагированного на решетке излучения оптического квантового генератора, отличающийся тем, что, с. целью повышений точности изме-. рений, исследуемую жидкость приводя в контакт с оптически полупрозрачной металлической пленкой, пОглошшощей инфракрасное излучение, и облучают двумя 9 5 сходящимися лучами ясточняка когерено кого инфракрасного взлучшшя. Источники внформадин, принятые во внвкшш1е при экспертвзе 1.Кириллов В. Н, к др. Метод в -уо тановка дпя комплексного определения теплофизическнх характеристЕК Листовых неметаллических материалов. Иаженерно физический журнал, 1969, № 3, с. 18. 2.Авторское свидетельство СССР № 5683ОЗ, кл. Q 01 Н 25/18, 1972.

R.